(57)【要約】【課題】  測定対象ガス中の水分以外の物質を検出対象とする場合であっても、吸着剤を不要とし、長時間の連続的なガス分析を可能にする。【解決手段】  質量分析装置２は、測定ガスが導入されるイオン化部３、及び、イオン化部３によりイオン化されたイオンを分析する質量分析部４を有する。イオン化部３は、一次イオン化室３ａ及び二次イオン化室３ｂを有する。一次イオン化室３ａには、ボンベ１２からのキャリアガスと共に水蒸気発生装置６で発生した水蒸気を導入する。二次イオン化室３ｂには、サンプルボンベ８からのサンプルガスの他、ボンベ１１からのキャリアガスと共に水蒸気発生装置５で発生した水蒸気を導入する。【選択図】  図１
2005300288.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象ガスが導入されるイオン化部及び該イオン化部によりイオン化されたイオンを分析する質量分析部を有する質量分析装置を用い、前記イオン化部に前記測定対象ガスの他に水蒸気を導入することを特徴とするガス分析方法。
【請求項２】
前記質量分析装置により得られる質量スペクトルにおいてイオン強度の各ピークのうちの最も高いピークが３７、５５、７３及び９１のうちのいずれかの質量電荷比で得られるように、前記イオン化部に水蒸気を導入することを特徴とする請求項１記載のガス分析方法。
【請求項３】
前記イオン化部内の水分濃度が略一定となるように、前記イオン化部への水蒸気の導入量を制御することを特徴とする請求項１又は２記載のガス分析方法。
【請求項４】
前記イオン化部内の水分濃度が１％以上となるように、前記イオン化部に水蒸気を導入することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のガス分析方法。
【請求項５】
前記イオン化部が一次イオン化室及び二次イオン化室を有し、
前記一次イオン化室及び前記二次イオン化室のいずれか一方又は両方に水蒸気を導入することを特徴とする請求項１又は２記載のガス分析方法。
【請求項６】
前記一次イオン化室内の水分濃度及び前記二次イオン化室内の水分濃度がそれぞれ略一定となるように、前記一次イオン化室及び前記二次イオン化室のいずれか一方又は両方に水蒸気を導入することを特徴とする請求項５記載のガス分析方法。
【請求項７】
前記一次イオン化室内の水分濃度及び前記二次イオン化室内の水分濃度が互いに略同じとなるように、前記一次イオン化室及び前記二次イオン化室のいずれか一方又は両方に水蒸気を導入することを特徴とする請求項６記載のガス分析方法。
【請求項８】
前記一次イオン化室内の水分濃度及び前記二次イオン化室内の水分濃度のいずれか一方又は両方が１％以上となるように、前記一次イオン化室及び前記二次イオン化室のいずれか一方又は両方に水蒸気を導入することを特徴とする請求項５乃至７のいずれかに記載のガス分析方法。
【請求項９】
前記測定対象ガスが、サンプリング容器を用いることなく直接的にサンプリングされるガスであるか、サンプリングボンベ又はサンプリングバッグ等のサンプリング容器内に収容されたガスであるか、あるいは、内部に所定物体が収容された容器にキャリアガスを通流させたときに前記容器の下流側で得られるガスであることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載のガス分析方法。
【請求項１０】
測定対象ガスが導入されるイオン化部及び該イオン化部によりイオン化されたイオンを分析する質量分析部を有する質量分析装置と、
前記イオン化部に前記測定対象ガスの他に水蒸気を導入する導入手段と、
を備えたことを特徴とするガス分析装置。
【請求項１１】
前記導入手段は、前記質量分析装置により得られる質量スペクトルにおいてイオン強度の各ピークのうちの最も高いピークが３７、５５、７３及び９１のうちのいずれかの質量電荷比で得られるように、前記イオン化部に水蒸気を導入することを特徴とする請求項１０記載のガス分析装置。
【請求項１２】
前記イオン化部内の水分濃度を直接的又は間接的に検出する検出手段と、
前記検出手段からの検出信号に基づいて、前記イオン化部内の水分濃度が略一定となるように、前記導入手段による前記イオン化部への水蒸気の導入量を制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする請求項１０又は１１記載のガス分析装置。
【請求項１３】
前記導入手段は、前記イオン化部内の水分濃度が１％以上となるように、前記イオン化部に水蒸気を導入することを特徴とする請求項１０乃至１２のいずれかに記載のガス分析装置。
【請求項１４】
前記イオン化部が一次イオン化室及び二次イオン化室を有し、
前記導入手段は、前記一次イオン化室及び前記二次イオン化室のいずれか一方又は両方に水蒸気を導入することを特徴とする請求項１０又は１１記載のガス分析装置。
【請求項１５】
前記一次イオン化室内の水分濃度を直接的又は間接的に検出する第１の検出手段と、
前記二次イオン化室内の水分濃度を直接的又は間接的に検出する第２の検出手段と、
前記第１及び第２の検出手段からの検出信号に基づいて、前記一次イオン化室内の水分濃度及び前記二次イオン化室内の水分濃度がそれぞれ略一定となるように、前記導入手段による前記一次イオン化室及び前記二次イオン化室のいずれか一方又は両方への水蒸気の導入量を制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする請求項１３又は１４記載のガス分析装置。
【請求項１６】
前記制御手段は、前記一次イオン化室内の水分濃度及び前記二次イオン化室内の水分濃度が互いに略同じとなるように、前記導入手段による前記一次イオン化室及び前記二次イオン化室のいずれか一方又は両方への水蒸気の導入量を制御することを特徴とする請求項１５記載のガス分析装置。
【請求項１７】
前記導入手段は、前記一次イオン化室内の水分濃度及び前記二次イオン化室内の水分濃度のいずれか一方又は両方が１％以上となるように、前記一次イオン化室及び前記二次イオン化室のいずれか一方又は両方に水蒸気を導入することを特徴とする請求項１４乃至１６のいずれかに記載のガス分析装置。
【請求項１８】
前記測定対象ガスが、サンプリング容器を用いることなく直接的にサンプリングされるガスであるか、サンプリングボンベ又はサンプリングバッグ等のサンプリング容器内に収容されたガスであるか、あるいは、内部に所定物体が収容された容器にキャリアガスを通流させたときに前記容器の下流側で得られるガスであることを特徴とする請求項１０乃至１７のいずれかに記載のガス分析装置。
【請求項１９】
（検査装置）
内部に検査対象物が収容される容器と、
請求項１０乃至１７のいずれかに記載のガス分析装置と、
を備え、
前記容器にキャリアガスを通流させたときに前記容器の下流側で得られるガスを前記測定対象ガスとすることを特徴とする検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大気圧イオン化質量分析装置等の質量分析装置を用いたガス分析方法、ガス分析装置及びこれを用いた検査装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、大気圧イオン化質量分析装置などの、測定対象ガスが導入されるイオン化部及び該イオン化部によりイオン化されたイオンを分析する質量分析部を有する質量分析装置を用いて、測定対象ガス（サンプルガス）の分析が行われている。
【０００３】
このようなガス分析方法では、下記特許文献１に開示されているように、測定対象ガス中の水分以外の物質を検出対象とする場合、測定対象ガス中に含まれるｐｐｂレベルの水分が妨害物質となって検出感度が悪くなることが知られている。
【０００４】
このため、従来は、測定対象ガス中の水分以外の物質を検出対象とする場合、シリカゲルやモリキュラシーブスなどの吸着剤で測定対象ガスから予め水分を除去し、水分を除去した後の測定対象ガスを前記質量分析装置のイオン化部に導入していた。特許文献１には、吸着剤としてシリカゲルを用いる例が開示されている。
【０００５】
このように、前記質量分析装置を用いたガス分析方法では、測定対象ガス中の水分以外の物質を検出対象とする場合、測定対象ガスから予め水分を除去することが、従来の技術常識であった。
【特許文献１】特開平６−７４９３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前記従来のガス分析方法では、吸着剤に所定量の水分が吸着されると当該吸着剤は水分を吸着し得なくなってしまうため、吸着剤が水分を吸着し得なくなる前に、ガス分析を中断して吸着剤を乾燥させなければならなかった。
【０００７】
したがって、前記従来のガス分析方法では、吸着剤が水分を吸着し得る期間は比較的短時間であるため、長時間の連続的なガス分析は不可能であった。また、吸着剤の乾燥に手数を要し、不便であった。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、測定対象ガス中の水分以外の物質を検出対象とする場合であっても、吸着剤を用いずに済み、長時間の連続的なガス分析が可能である、ガス分析方法、ガス分析装置及びこれを用いた検査装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者の研究の結果、前述した従来の技術常識の水分除去とは逆に、質量分析装置のイオン化部に積極的に水蒸気を導入してイオン化部の水分濃度を高めることによって、測定対象ガス中の水分以外の物質（例えば、有機物）を高い感度で検出し得ることが判明した。
【００１０】
これは、後述する実験結果から、次のような原理によるものと考えられる。すなわち、ｐｐｂやｐｐｍレベルの濃度の水分は、イオン化部において、親イオン（一次イオン）の電荷を奪ってしまい、その分だけ検出対象の物質に電荷を渡さない（すなわち、その分だけ、親イオンから検出対象物質へ電荷だけが移動する電荷交換反応を阻害する）ことにより、検出対象の物質がイオン化しないために、質量分析部で当該物質が検出されなくなり、検出感度が低下するものと考えられる。これに対し、それより高い濃度の水分がイオン化部に導入されると、水分のクラスターイオン（Ｈ２Ｏ）ｎＨ＋が多量に生じて一部の水分のクラスターイオンからプロトンＨ＋が検出対象物質へ付加される反応（以下、プロトン付加反応と呼ぶ。）が生じ、検出対象物質はＨ＋が付加された状態としてイオン化されるために、質量分析部で当該物質がＨ＋が付加された状態として検出され、検出感度が高まるものと考えられる。
【００１１】
本発明は、このような本発明者による新たな知見に基づいてなされたものである。すなわち、前記課題を解決するため、本発明の第１の態様によるガス分析方法は、測定対象ガスが導入されるイオン化部及び該イオン化部によりイオン化されたイオンを分析する質量分析部を有する質量分析装置を用い、前記イオン化部に前記測定対象ガスの他に水蒸気を導入するものである。
【００１２】
この第１の態様によれば、質量分析装置のイオン化部に測定対象ガスの他に水蒸気を導入するので、イオン化部内の水分濃度が高まる。したがって、前述した知見に従い、測定対象ガスから予め水分を除去することなく、高い感度で測定対象ガス中の水分以外の検出対象の物質（例えば、有機物）を検出することができる。よって、この第１の態様によれば、吸着剤を用いずに済み、長時間の連続的なガス分析が可能となる。また、特別に導入するのが水蒸気であるので、爆発等のおそれなどの危険性がなく、取り扱いが容易である。
【００１３】
本発明の第２の態様によるガス分析方法は、前記第１の態様において、前記質量分析装置により得られる質量スペクトルにおいてイオン強度の各ピークのうちの最も高いピークが３７、５５、７３及び９１のうちのいずれかの質量電荷比で得られるように、前記イオン化部に水蒸気を導入するものである。
【００１４】
前記イオン化部の水分濃度が低いと、前述した原理に従って、測定対象ガス中の検査対象の物質を高い感度で検出することができなくなってしまう。一方、前記イオン化部の水分濃度があまりに高すぎると、質量分析装置により得られる質量スペクトルにおいて、水分のクラスターイオン（Ｈ２Ｏ）ｎＨ＋のうちｎの大きいクラスターイオンのイオン強度のピークが大きくなるため、測定対象ガス中の検査対象の物質に応じたイオン強度のピークが判別しにくくなる。これに対し、前記第２の態様のように、質量スペクトルにおいてイオン強度の各ピークのうちの最も高いピークが３７、５５、７３及び９１のうちのいずれかの質量電荷比で得られるように、前記イオン化部に水蒸気を導入すれば、イオン化部の水分濃度が最適化され、より高い感度で測定対象ガス中の検出対象物質を検出することができる。
【００１５】
なお、「３７」はｎ＝２の水分のクラスターイオンの質量電荷比、「５５」はｎ＝３の水分のクラスターイオンの質量電荷比、「７３」はｎ＝４の水分のクラスターイオンの質量電荷比、「９１」はｎ＝５の水分のクラスターイオンの質量電荷比である。
【００１６】
本発明の第３の態様によるガス分析方法は、前記第１又は第２の態様において、前記イオン化部内の水分濃度が略一定となるように、前記イオン化部への水蒸気の導入量を制御するものである。
【００１７】
イオン化部内の水分濃度が変化すると、前述したプロトン付加の効率が変わるため、前記第３の態様のようにイオン化部内の水分濃度を略一定にすると、測定対象ガス中の検出対象物質を安定して検出することができるので、好ましい。
【００１８】
本発明の第４の態様によるガス分析方法は、前記第１乃至第３のいずれかの態様において、前記イオン化部内の水分濃度が１％以上となるように、前記イオン化部に水蒸気を導入するものである。
【００１９】
この第４の態様のようにイオン化部内の水分濃度を１％以上にすると、前述したプロトン付加反応が比較的顕著に生ずるので、好ましい。
【００２０】
本発明の第５の態様によるガス分析方法は、前記第１又は第２の態様において、前記イオン化部が一次イオン化室及び二次イオン化室を有し、前記一次イオン化室及び前記二次イオン化室のいずれか一方又は両方に水蒸気を導入するものである。
【００２１】
この第５の態様は、イオン化部が一次イオン化室及び二次イオン化室を有する場合の、イオン化部への水蒸気導入先を明示したものである。なお、前記第１乃至第４の態様では、イオン化部は単一のイオン化室のみを有していてもよい。
【００２２】
本発明の第６の態様によるガス分析方法は、前記第５の態様において、前記一次イオン化室内の水分濃度及び前記二次イオン化室内の水分濃度がそれぞれ略一定となるように、前記一次イオン化室及び前記二次イオン化室のいずれか一方又は両方に水蒸気を導入するものである。
【００２３】
この第６の態様によれば、一次イオン化室内の水分濃度及び二次イオン化室内の水分濃度をそれぞれ略一定にするので、測定対象ガス中の検出対象物質をより安定して検出することができるので、好ましい。
【００２４】
本発明の第７の態様によるガス分析方法は、前記第６の態様において、前記一次イオン化室内の水分濃度及び前記二次イオン化室内の水分濃度が互いに略同じとなるように、前記一次イオン化室及び前記二次イオン化室のいずれか一方又は両方に水蒸気を導入するものである。
【００２５】
前記第６の態様では、この第７の態様のように一次イオン化室内の水分濃度及び二次イオン化室内の水分濃度を略同じにしてもよいし、両者の水分濃度を異なるようにしてもよい。
【００２６】
本発明の第８の態様によるガス分析方法は、前記第５乃至第７のいずれかの態様において、前記一次イオン化室内の水分濃度及び前記二次イオン化室内の水分濃度のいずれか一方又は両方が１％以上となるように、前記一次イオン化室及び前記二次イオン化室のいずれか一方又は両方に水蒸気を導入するものである。
【００２７】
この第８の態様によれば、この第４の態様のように一次イオン化室内の水分濃度及び二次イオン化室内の水分濃度のいずれか一方又は両方を１％以上にすると、前述したプロトン付加反応が比較的顕著に生ずるので、好ましい。
【００２８】
本発明の第９の態様によるガス分析方法は、前記第１乃至第８のいずれかの態様において、前記測定対象ガスが、サンプリング容器を用いることなく直接的にサンプリングされるガスであるか、サンプリングボンベ又はサンプリングバッグ等のサンプリング容器内に収容されたガスであるか、あるいは、内部に所定物体が収容された容器にキャリアガスを通流させたときに前記容器の下流側で得られるガスであるものである。
【００２９】
この第９の態様は、供給元の観点から測定対象ガスを例示したものであるが、測定対象ガスはこれらの例に限定されるものではない。
【００３０】
本発明の第１０の態様によるガス分析装置は、測定対象ガスが導入されるイオン化部及び該イオン化部によりイオン化されたイオンを分析する質量分析部を有する質量分析装置と、前記イオン化部に前記測定対象ガスの他に水蒸気を導入する導入手段と、を備えたものである。
【００３１】
本発明の第１１の態様によるガス分析装置は、前記第１０の態様において、前記導入手段は、前記質量分析装置により得られる質量スペクトルにおいてイオン強度の各ピークのうちの最も高いピークが３７、５５、７３及び９１のうちのいずれかの質量電荷比で得られるように、前記イオン化部に水蒸気を導入するものである。
【００３２】
本発明の第１２の態様によるガス分析装置は、前記第１０又は第１１の態様において、前記イオン化部内の水分濃度を直接的又は間接的に検出する検出手段と、前記検出手段からの検出信号に基づいて、前記イオン化部内の水分濃度が略一定となるように、前記導入手段による前記イオン化部への水蒸気の導入量を制御する制御手段と、を備えたものである。
【００３３】
本発明の第１３の態様によるガス分析装置は、前記第１０乃至第１２のいずれかの態様において、前記導入手段は、前記イオン化部内の水分濃度が１％以上となるように、前記イオン化部に水蒸気を導入するものである。
【００３４】
本発明の第１４の態様によるガス分析装置は、前記第１０又は第１１の態様において、前記イオン化部が一次イオン化室及び二次イオン化室を有し、前記導入手段は、前記一次イオン化室及び前記二次イオン化室のいずれか一方又は両方に水蒸気を導入するものである。
【００３５】
本発明の第１５の態様によるガス分析装置は、前記第１３又は第１４の態様において、前記一次イオン化室内の水分濃度を直接的又は間接的に検出する第１の検出手段と、前記二次イオン化室内の水分濃度を直接的又は間接的に検出する第２の検出手段と、前記第１及び第２の検出手段からの検出信号に基づいて、前記一次イオン化室内の水分濃度及び前記二次イオン化室内の水分濃度がそれぞれ略一定となるように、前記導入手段による前記一次イオン化室及び前記二次イオン化室のいずれか一方又は両方への水蒸気の導入量を制御する制御手段と、を備えたものである。
【００３６】
本発明の第１６の態様によるガス分析装置は、前記第１５の態様において、前記制御手段は、前記一次イオン化室内の水分濃度及び前記二次イオン化室内の水分濃度が互いに略同じとなるように、前記導入手段による前記一次イオン化室及び前記二次イオン化室のいずれか一方又は両方への水蒸気の導入量を制御するものである。
【００３７】
本発明の第１７の態様によるガス分析装置は、前記第１４乃至第１６のいずれかの態様において、前記導入手段は、前記一次イオン化室内の水分濃度及び前記二次イオン化室内の水分濃度のいずれか一方又は両方が１％以上となるように、前記一次イオン化室及び前記二次イオン化室のいずれか一方又は両方に水蒸気を導入するものである。
【００３８】
本発明の第１８の態様によるガス分析装置は、前記第１０乃至第１７のいずれかの態様において、前記測定対象ガスが、サンプリング容器を用いることなく直接的にサンプリングされるガスであるか、サンプリングボンベ又はサンプリングバッグ等のサンプリング容器内に収容されたガスであるか、あるいは、内部に所定物体が収容された容器にキャリアガスを通流させたときに前記容器の下流側で得られるガスであるものである。
【００３９】
前記第１０乃至第１８の態様によるガス分析装置は、前記第１乃至第９の態様によるガス分析方法をそれぞれ実現するものである。
【００４０】
本発明の第１９の態様による検査装置は、内部に検査対象物が収容される容器と、前記第１０乃至第１７のいずれかの態様によるガス分析装置とを備え、前記容器にキャリアガスを通流させたときに前記容器の下流側で得られるガスを前記測定対象ガスとするものである。
【００４１】
この第１９の態様によれば、検査対象物に付着していた又は検査対象物から揮発等する物質を測定対象ガス中の検出対象とすることで、当該検査対象物の良否や品質等の検査を行うことができる。例えば、検査対象物として農産物等の食料品した場合、当該食料品に対する農薬の付着状況等を検査することができる。また、例えば、検査対象物を衣類とした場合、当該衣類の有害物質の有無や量等を検査することができる。そして、この第１９の態様によれば、前記第１０乃至第１７のいずれかの態様によるガス分析装置が用いられているので、吸着剤を用いずに済み、長時間の連続的な検査が可能となる。
【発明の効果】
【００４２】
本発明によれば、測定対象ガス中の水分以外の物質を検出対象とする場合であっても、吸着剤を用いずに済み、長時間の連続的なガス分析が可能である、ガス分析方法、ガス分析装置及びこれを用いた検査装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
以下、本発明によるガス分析方法、ガス分析装置及びこれを用いた検査装置について、図面を参照して説明する。
【００４４】
［第１の実施の形態］
【００４５】
図１は、本発明の第１の実施の形態によるガス分析装置１を示す概略構成図である。
【００４６】
本実施の形態によるガス分析装置１は、質量分析装置２を備えている。質量分析装置２は、測定対象ガス（サンプルガス）が導入されるイオン化部３、及び、イオン化部３によりイオン化されたイオンを分析する質量分析部４を有している。本実施の形態では、質量分析装置２として、大気圧イオン化質量分析装置が用いられている。また、本実施の形態では、イオン化部３は、導入されたガスを一次的にイオン化する一次イオン化室３ａと、測定対象ガスが導入される二次イオン化室３ｂとを有している。一次イオン化室３ａには、イオン化手段としての、コロナ放電によりイオン化する放電針３ｃが配置されている。このようにイオン化部３が一次イオン化室３ａ及び二次イオン化室３ｂを有するタイプの大気圧イオン化質量分析装置は、例えば特開平６−３１００９１号に開示されているように、公知である。
【００４７】
一次イオン化室３ａの導入口及び二次イオン化室３ｂの導入口には、水蒸気発生装置５，６の排出口がそれぞれ接続されている。一次イオン化室３ａの導入口と二次イオン化室３ｂの導入口との間の配管の途中に、測定対象ガスの流量を調節する流量調節器７の排出口が接続されている。
【００４８】
流量調節器７の導入口には、測定対象ガスが導入される。図１に示す例では、サンプリングボンベ８内に収容された測定対象ガスが流量調節器７の導入口に導入される。
【００４９】
測定対象ガス中の検出対象の物質としては、例えば、ベンゼン（Ｃ６Ｈ６）、トリクロロエチレン（ＣｌＣＨ＝ＣＣｌ２）、テトラクロロエチレン（ＣＣｌ２＝ＣＣｌ２）、ジクロロメタン（ＣＨ２Ｃｌ２）、クロロホルム（ＣＨＣｌ３）、エタノール（ＣＨ３ＯＨ）、メタノール（Ｃ２Ｈ５ＯＨ）、プロパノール（Ｃ３Ｈ７ＯＨ）などを挙げることができる。
【００５０】
水蒸気発生装置５，６は、内部に収容された水をヒータ５ａ，６ａで加熱することで、水蒸気を発生するようになっている。水蒸気発生装置５，６の導入口は、流量調節器９，１０の排出口にそれぞれ接続されている。流量調節器９，１０の導入口は、水蒸気搬送用のキャリアガスを収容した高圧ボンベ１１，１２の排出口にそれぞれ接続されている。高圧ボンベ１１，１２は、それらの排出口に減圧弁１１ａ，１２ａをそれぞれ有している。高圧ボンベ１１，１２に収容されたキャリアガスとしては、例えば、空気、窒素、アルゴン、ヘリウムなどを用いることができる。
【００５１】
一次イオン化室３ａの排出口は、流量調節器１３の導入口に接続されている。流量調節器１３の排出口は大気に解放されている。二次イオン化室３ｂの排出口は、圧力調整器１４を介して、減圧ポンプ１５の吸気口に接続されている。減圧ポンプ１５の排気口は大気に解放されている。
【００５２】
一次イオン化室３ａ内の水分濃度を検出する検出手段として、一次イオン化室３ａの排出口から排出されたガスの湿度を検出する湿度計１６が設けられている。また、二次イオン化室３ｂ内の水分濃度を検出する検出手段として、二次イオン化室３ｂの排出口から排出されたガスの湿度を検出する湿度計１７が設けられている。制御部１８は、湿度計１６，１７からの検出信号に基づいて、一次イオン化室３ａ内の水分濃度及び二次イオン化室３ｂ内の水分濃度がそれぞれ設定された一定の設定値（一次イオン化室３ａと二次イオン化室３ｂとで同じでもよいし、異なってもよい。）となるように、ヒータ５ａ，５ｂへの通電量をそれぞれ制御することで、水蒸気発生装置５，６の水蒸気発生量、ひいては一次イオン化室３ａへの水蒸気の導入量及び二次イオン化室３ｂへの水蒸気の導入量をそれぞれ制御する。
【００５３】
ここで、一次イオン化室３ａ内の水分濃度の設定値及び二次イオン化室３ｂ内の水分濃度の前記設定値は、適宜調整し得るようにしておくことが好ましい。そして、これらの設定値は、既に説明した理由で、質量分析装置２により得られる質量スペクトルにおいてイオン強度の各ピークのうちの最も高いピークが３７、５５、７３及び９１のうちのいずれかの質量電荷比で得られるように、設定しておくことが好ましい。また、これらの設定値は、既に説明した理由で、一次イオン化室３ａ内の水分濃度及び二次イオン化室３ｂ内の水分濃度が１％以上となるように、設定しておくことが好ましい。
【００５４】
なお、本実施の形態のように、水蒸気を両方のイオン化室３ａ，３ｂに導入することが好ましいが、いずれか一方のイオン化室のみに水蒸気を導入してもよい。
【００５５】
本実施の形態によれば、ボンベ１２からのキャリアガスが、減圧弁１２ａで減圧され更に流量調節器１０でその流量が調節されて、水蒸気発生装置６で発生した水蒸気を伴って一次イオン化室３ａ内に導入され、更に、流量調節器１０を経て排気される。その結果、キャリアガス及び水蒸気が一次イオン化室３ａでコロナ放電により一次的にイオン化される。
【００５６】
一方、サンプリングボンベ８内の測定対象ガスが、流量調節器７でその流量が調整されて、二次イオン化室３ｂ内に導入される。また、ボンベ１１からのキャリアガスが、減圧弁１１ａで減圧され更に流量調節器９でその流量が調節されて、水蒸気発生装置５で発生した水蒸気を伴って、測定対象ガスの他に、二次イオン化室３ｂ内に導入される。一次イオン化室３ａで得られたイオン等と測定対象ガス及び水蒸気とが混合され、前述したプロトン付加反応等が生ずる。二次イオン化室３ｂ内に導入されたガスは、圧力調整器１４でその圧力が調整される。そして、二次イオン化室３ｂ内に導入されたガスは、圧力調整器１４及び減圧ポンプ１５を経て排気される。
【００５７】
そして、二次イオン化室３ｂで得られたイオンが質量分析部４で分析されて、質量スペクトルが得られる。この質量スペクトルから、測定対象ガス中の検出対象物質を検出することができ、これにより、測定対象ガスを分析することができる。
【００５８】
本実施の形態によれば、質量分析装置２のイオン化部３に測定対象ガスの他に水蒸気を導入するので、イオン化部３内の水分濃度が高まる。したがって、前述した知見に従い、測定対象ガスから予め水分を除去することなく、高い感度で測定対象ガス中の水分以外の検出対象の物質を検出することができる。よって、本実施の形態によれば、吸着剤を用いずに済み、長時間の連続的なガス分析が可能となる。また、特別に導入するのが水蒸気であるので、爆発等のおそれなどの危険性がなく、取り扱いが容易である。
【００５９】
測定対象ガスとして、図１に示す例ではサンプリングボンベ８に収容した測定対象ガスが用いられているが、図２に示すようにサンプリングバッグ２０に収容したガスを用いてもよいし、サンプリング容器を用いることなく直接的にサンプリングされるガスを測定対象ガスとしてもよい。後者の場合、直接的にサンプリングされるガスは、大気などの雰囲気ガス等でもよいし、図３に示すように呼気でもよい。図３に示す例では、呼気を捕集する捕集器６０が流量調節器７の導入口に接続されている。大気などの雰囲気ガス等を直接的にサンプリングする場合は、例えば、雰囲気ガス等を捕集する捕集器を流量調節器７の導入口に接続したり、先端に雰囲気ガス等を捕集するノズルを先端に有するサンプリング管を流量調節器７の導入口に接続したりすればよい。なお、サンプリングボンベ８やサンプリングバッグ２０等のサンプリング容器を用いる場合、測定対象ガスとして当該容器に収容されるガスが、大気などの雰囲気ガスや呼気の他、任意のガスでもよいことは、言うまでもない。
【００６０】
［第２の実施の形態］
【００６１】
図４は、本発明の第２の実施の形態による検査装置を示す概略構成図である。図２において、図１中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、その重複する説明は省略する。
【００６２】
本実施の形態による検査装置は、前述したガス分析装置１と、内部に検査対象物３０が収容される容器３１と、容器３１に通流させるキャリアガスを収容した高圧ボンベ３２と、を備えている。高圧ボンベ３２の排出口は、容器３１の導入口に接続されている。高圧ボンベ３２は、その排出口に減圧弁３２ａを有している。容器３１の排出口は流量調節器７の導入口に接続され、高圧ボンベ３２から供給されたキャリアガスは、検査対象物３０を収容した容器３１内を通流した後に、測定対象ガスとして流量調節器７の導入口に導入される。
【００６３】
本実施の形態によれば、検査対象物３０に付着していた又は検査対象物３０から揮発等する物質を測定対象ガス中の検出対象とすることで、当該検査対象物３０の良否や品質等の検査を行うことができる。
【００６４】
例えば、検査対象物３０として農産物等の食料品した場合、当該食料品に対する農薬の付着状況等を検査することができる。また、例えば、検査対象物３０を衣類とした場合、当該衣類の有害物質の有無や量等を検査することができる。そして、本実施の形態によれば、前述したガス分析装置１が用いられているので、吸着剤を用いずに済み、長時間の連続的な検査が可能となる。
【００６５】
［第３の実施の形態］
【００６６】
図５は、本発明の第３の実施の形態によるガス分析装置４１を示す概略構成図である。図５において、図１中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、その重複する説明は省略する。
【００６７】
本実施の形態によるガス分析装置４１が前記第１の実施の形態によるガス分析装置１と異なる所は、以下に説明する点のみである。
【００６８】
すなわち、本実施の形態では、図１中のイオン化部３が一次イオン化室３ａ及び二次イオン化室３ｂを有するタイプの大気圧イオン化質量分析装置２に代えて、イオン化部４３が単一のイオン化室４４ａのみを有するタイプの大気圧イオン化質量分析装置４２が用いられている。図５において、４３ｃはイオン化室４４ａに配置された放電針、４４は質量分析部である。
【００６９】
これに伴い、本実施の形態では、図１中の各要素６，１０，１２，１３，１６が取り除かれている。水蒸気発生装置５の排出口は、イオン化室４４ａの導入口に接続されている。圧力調整器１４の導入口は、イオン化室４４ａの排出口に接続されている。制御部１８は、湿度計１７からの検出信号に基づいて、イオン化室４４ａ内の水分濃度が設定された一定の設定値となるように、ヒータ５ａへの通電量を制御することで、水蒸気発生装置５の水蒸気発生量、ひいてはイオン化室４４ａへの水蒸気の導入量を制御する。
【００７０】
ここで、イオン化室４４ａ内の水分濃度の設定値は、適宜調整し得るようにしておくことが好ましい。そして、この設定値は、既に説明した理由で、質量分析装置２により得られる質量スペクトルにおいてイオン強度の各ピークのうちの最も高いピークが３７、５５、７３及び９１のうちのいずれかの質量電荷比で得られるように、設定しておくことが好ましい。また、この設定値は、既に説明した理由で、イオン化室４４ａ内の水分濃度が１％以上となるように、設定しておくことが好ましい。
【００７１】
本実施の形態によっても、前記第１の実施の形態と同様の利点が得られる。なお、図４に示す検査装置において、ガス分析装置１に代えてガス分析装置４１を用いてもよい。
【００７２】
［実験１］
【００７３】
実験１は、従来のガス分析方法に相当するものである。この実験１では、図５中の大気圧質量分析装置４２と同様の大気圧イオン化質量分析装置を用い、モリキュラシーブスで水分を１ｐｐｂ程度に除去した高純度窒素ガスを、１０００ｃｃ／分の流量でイオン化室４４ａに導入し、イオン化室４４ａ内の圧力をほぼ大気圧として、質量スペクトルを得た。この質量スペクトルを図６に示す。
【００７４】
図６において、質量電荷比２８，４２，５６の各ピークは窒素（Ｎ２＋，Ｎ３＋，Ｎ４＋）のピークである。質量電荷比１８のピークは、水のピークである。
【００７５】
［実験２］
【００７６】
実験２は、従来のガス分析方法に相当するものである。この実験２では、図５中の大気圧質量分析装置４２と同様の大気圧イオン化質量分析装置を用い、高純度窒素ガスに１０ｐｐｂのベンゼンを添加したガスをモリキュラシーブスで水分を１ｐｐｂ程度に除去したガスを、１０００ｃｃ／分の流量でイオン化室４４ａに導入し、イオン化室４４ａ内の圧力をほぼ大気圧として、質量スペクトルを得た。この質量スペクトルを図７に示す。
【００７７】
水分濃度の少ないガスでは、電荷だけが移動する電荷交換反応により、窒素のイオンから電荷だけがベンゼンに移動して、図７に示すように、ベンゼンの質量に相当する質量電荷比７８のピークが検出される。
【００７８】
［実験３］
【００７９】
この実験３及び後述する実験４〜６は、本発明によるガス分析方法に相当するものである。
【００８０】
この実験３では、図１中の大気圧質量分析装置２と同様の大気圧イオン化質量分析装置、並びに、図１中の要素水蒸気発生装置５，６、湿度計１６，１７及び制御部１８に相当するものを用い、高純度空気に％オーダーの水蒸気を添加したガスを、１０００ｃｃ／分の流量で一次イオン化室３ａ及び二次イオン化室３ｂにそれぞれ導入し、イオン化室３ａ，３ｂの圧力をそれぞれほぼ大気圧として、質量スペクトルを得た。このとき、制御部１８によって、湿度計１６，１７で検出される相対湿度がそれぞれ約５０％の一定値となるように制御した。この質量スペクトルを図８に示す。
【００８１】
図８に示すように、高純度空気の成分である窒素や酸素のピークは全く検出されず、プロトンＨ＋が付加されていない質量電荷比１８の水のイオンと、質量電荷比１９，３７，５５，７３，９１，１０９，１２７，１４５，１６３，１８１，１９９，２１７の、（Ｈ２Ｏ）ｎＨ＋という水分のクラスターイオンが検出される。
【００８２】
［実験４］
【００８３】
この実験４では、図１中の大気圧質量分析装置２と同様の大気圧イオン化質量分析装置、並びに、図１中の要素水蒸気発生装置５，６、湿度計１６，１７及び制御部１８に相当するものを用い、高純度空気に％オーダーの水蒸気を添加したガスを１０００ｃｃ／分の流量で一次イオン化室３ａに導入し、高純度空気に％オーダーの水蒸気及び１０ｐｐｂのベンゼンを添加したガスを１０００ｃｃ／分の流量で二次イオン化室３ｂに導入し、イオン化室３ａ，３ｂの圧力をそれぞれほぼ大気圧として、質量スペクトルを得た。このとき、制御部１８によって、湿度計１６，１７で検出される相対湿度がそれぞれ約５０％の一定値となるように制御した。この質量スペクトルを図９に示す。
【００８４】
質量数の大きな水蒸気イオンからプロトンＨ＋がベンゼンに付加して、ベンゼンは、プロトンＨ＋が付加された状態として、図９に示すように、ベンゼンの質量数＋１＝７９の質量電荷比でのピークで検出される。
【００８５】
［実験５］
【００８６】
この実験５では、図１中の大気圧質量分析装置２と同様の大気圧イオン化質量分析装置、並びに、図１中の要素水蒸気発生装置５，６、湿度計１６，１７及び制御部１８に相当するものを用い、高純度空気に％オーダーの水蒸気を添加したガスを１０００ｃｃ／分の流量で一次イオン化室３ａに導入し、高純度空気に％オーダーの水蒸気及び１０ｐｐｂのＤＢＰ（フタル酸−ｎ−ブチル）を添加したガスを１０００ｃｃ／分の流量で二次イオン化室３ｂに導入し、イオン化室３ａ，３ｂの圧力をそれぞれほぼ大気圧として、質量スペクトルを得た。このとき、制御部１８によって、湿度計１６，１７で検出される相対湿度がそれぞれ約５０％の一定値となるように制御した。この質量スペクトルを図１０に示す。
【００８７】
質量数の大きな水蒸気イオンからプロトンＨ＋がＤＢＰに付加して、ＤＢＰは、プロトンＨ＋が付加された状態として、図１０に示すように、ＤＢＰの質量数＋１＝２７９の質量電荷比でのピークで検出される。
【００８８】
［実験６］
【００８９】
この実験６では、図１中の大気圧質量分析装置２と同様の大気圧イオン化質量分析装置、並びに、図１中の要素水蒸気発生装置５，６、湿度計１６，１７及び制御部１８に相当するものを用い、高純度空気に％オーダーの水蒸気を添加したガスを１０００ｃｃ／分の流量で一次イオン化室３ａに導入し、高純度空気に％オーダーの水蒸気及び１０ｐｐｂのエタノールを添加したガスを１０００ｃｃ／分の流量で二次イオン化室３ｂに導入し、イオン化室３ａ，３ｂの圧力をそれぞれほぼ大気圧として、質量スペクトルを得た。このとき、制御部１８によって、湿度計１６，１７で検出される相対湿度がそれぞれ約５０％の一定値となるように制御した。この質量スペクトルを図１１に示す。
【００９０】
質量数の大きな水蒸気イオンからプロトンＨ＋がエタノールに付加して、更に、エタノールが親水性であることから（Ｈ２Ｏ）ｎＨ＋という水分のクラスターイオンもエタノールに付加して、エタノールは、プロトンＨ＋及び水分のクラスターイオンが付加された状態として、図１１に示すように、エタノールの質量数＋１＋（Ｈ２Ｏ）ｎＨ＋の質量電荷比（ｎ＝１の場合の５１、ｎ＝２の場合の６９、ｎ＝３の場合の８７、ｎ＝４の場合１０５）でのピークで検出される。
【００９１】
なお、実験４〜６からわかるように、疎水性のベンゼン等は、自身の質量数＋１の質量電荷比で、親水性のアルコール等は、自身の質量数＋１＋（Ｈ２Ｏ）ｎの質量数の、質量電荷比で、ピークが観察される。
【００９２】
以上説明した実験結果から、前述した従来の技術常識の水分除去とは逆に、質量分析装置のイオン化部に積極的に水蒸気を導入してイオン化部の水分濃度を高めることによって、水分濃度を高めることに伴うプロトン付加反応に起因して、測定対象ガス中の水分以外の物質を高い感度で検出し得ることが判明した。
【００９３】
以上、本発明の各実施の形態について説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本発明の第１の実施の形態によるガス分析装置を示す概略構成図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態によるガス分析装置に対する測定対象ガスの供給方法の他の例を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態によるガス分析装置に対する測定対象ガスの供給方法の更に他の例を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態による検査装置を示す概略構成図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態によるガス分析装置を示す概略構成図である。
【図６】従来のガス分析方法による実験結果を示す質量スペクトルである。
【図７】従来のガス分析方法による他の実験結果を示す質量スペクトルである。
【図８】本発明のガス分析方法による実験結果を示す質量スペクトルである。
【図９】本発明のガス分析方法による他の実験結果を示す質量スペクトルである。
【図１０】本発明のガス分析方法による更に他の実験結果を示す質量スペクトルである。
【図１１】本発明のガス分析方法による更に他の実験結果を示す質量スペクトルである。
【符号の説明】
【００９５】
１，４１  ガス分析装置
２  質量分析装置
３，４３  イオン化部
３ａ  一次イオン化室
３ｂ  二次イオン化室
５，６  水蒸気発生装置
８  サンプリングボンベ
１６，１７  湿度計
１８  制御部
２０  サンプリングバッグ
３０  検査対象物
３１  容器
４３ａ  イオン化室
【図１】
2005300288.tif 000003
【図２】
2005300288.tif 000004
【図３】
2005300288.tif 000005
【図４】
2005300288.tif 000006
【図５】
2005300288.tif 000007
【図６】
2005300288.tif 000008
【図７】
2005300288.tif 000009
【図８】
2005300288.tif 000010
【図９】
2005300288.tif 000011
【図１０】
2005300288.tif 000012
【図１１】
2005300288.tif 000013